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如何把光信号转换器电信号？
电阻,电信号,信号如何把光信号转换器电信号？
发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：
如何把光信号转换器电信号？
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
想将光信号转换成电信号，可以选用光电转换器件来实现。常见的光电转换器件有光敏电阻、硅光电池、光电二极管、光电三极管及红外接收管等，具体选用哪种转换器件，这要看光信号的波长及其频率了。下面我们分别介绍一下上述几种光电转换器件的特点及其基本应用。
▲ 光敏电阻。
光敏电阻是一种阻值会随着光线强弱而变化的敏感电阻，现在常用的一般为硫化镉光敏电阻，这种光敏电阻的阻值会随着光线的增强而减小（最小可以降至几KΩ），光线减弱，其阻值则增大（最大可达十几MΩ以上）。
由于光敏电阻只是自身阻值随着光线强弱变化，并不能直接将光信号转换成电信号，故光敏电阻在使用时一般都要串联一个普通电阻组成分压电路，这样经分压后才能输出电信号。由于这种电信号较微弱，若想驱动负载工作，一般还需要通过放大电路对其幅度进行放大。我们来看下图所示的采用光敏电阻构成的光控开关电路。
▲ 光敏电阻构成的简易光控开关电路。
上图中，RG为光敏电阻，其作用是用来检测环境光线的强弱，该光敏电阻与微调电阻RP一起组成一个分压电路。在环境光线较强时，RG阻值较小，与RP分压后，三极管VT1的基极电压较高，于是VT1及VT2皆处于饱和导通状态，继电器K得电工作，其触点控制被控负载工作。当环境光线很弱时，RG阻值变得很大，VT1基极电压显著减小，这样VT1和VT2皆由导通转为截止，于是K断电，其触点控制的负载停止工作。
上图电路之所以加两个三极管，是因为经光敏电阻转换后输出的电信号很微弱，无法直接驱动继电器工作。用光敏电阻将光信号转换成电信号，虽然成本低廉，但其“惰性”较大，响应速度较慢，无法将高频光信号（譬如快速变化的光脉冲信号）转换成电信号，故光敏电阻一般只用于将变化缓慢的光信号转换成电信号，譬如光控灯里面就常选用光敏电阻来检测环境光线的强弱。
▲ 光电二极管。
若是想将遥控电路或光通讯电路中快速变化的光脉冲信号转换成电信号，此时一般选用光电二极管或光电三极管，它们的高频性能比光敏电阻好得多，即使上百KHz的光脉冲信号亦能很好的响应。
光电二极管的外形封装与普通的发光二极管相似，不过其反向电阻会随着光线的强弱变化。光电二极管引脚是有极性的（光敏电阻是无极性的），新的光电二极管引脚长的为正极，使用时应将光电二极管反向接于电路中（跟稳压管的接法一样）。
▲ 光电三极管。
光电三极管一般只有两个引脚，即集电极和发射极，没有基极，其内部电路及电路符号如下图所示。
▲ 光电三极管内部电路及其电路符号。
光电三极管内部实际上是由一个光电二极管和一个起放大作用的三极管组合而成的，光电二极管的反向电阻作为三极管的基极偏置电阻（见上图a），故光电三极管的灵敏度比光电二极管要高一些，但其高频性能略逊于光电二极管。
▲ 光电三极管构成的简易光控开关电路。
光电三极管工作时，其c-e两极之间的电阻会随着光线的强弱而变化，故可以用来将光信号转换成电信号，并且具有较高的灵敏度及高频性能，选用这种器件作为光电转换，可以简化电路。像上图所示的采用光电三极管构成的光控开关电路，其只需一级三极管放大电路即可驱动继电器工作。
上述几种光电转换器件一般用于将可见光信号转为电信号，若要将红外光信号转换成电信号，此时可以选用红外接收管来实现转换。这种管子的使用方法与上述的光电二极管相同，只不过其只对红外光敏感。
硅光电池也是一种常用的光电转换器件，其可以直接将可见光信号转换成电信号，并且具有一定的带负载能力，可以直接驱动一些小功率负载工作。不过硅光电池与光敏电阻一样，高频性能差，响应速度慢，不能用于将频率较高的光脉冲信号转换成电信号。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
光信号分为可见光信号和非可见光信号
针对可见光信号，可以用环境光传感器来检测光的强度，当然也可以把强光转化为电能，比如太阳能发电；针对非可见光，一般是红外光信号，比如红外遥控器或者热成像仪。不同应用场合可以选择不同传感器进行光电信号转换。
环境光传感器
这种传感器在手机上应用很广泛，比如屏幕亮度自动调节，就是靠它来感应环境光的强度。这种传感器内置了光感元件，信号放大电路、ADC，单片机可以直接通过IIC接口读取光强度的数值。使用非常简单，尺寸也非常小。
光敏电阻，光敏二极管和光敏三极管
光敏电阻和光敏二极管也是常见的可见光元件，光敏电阻在特定波长的光照射下，光的阻值会迅速减少，常用于光控开关，一般会与一个可调的电阻组成分压电路，控制三极管的通过和截止，实现亮灯和灭灯功能。
光敏二极管可以把光强度转化为电流或者电压的强度，它内部的PN结有着光敏的特征，可以利用光强度来改变电路中的电流。和固定电阻组成分压电路，再利用单片机的ADC即可以把光强度转换为电压信号。
光敏三极管与光敏二极管类似，光电三极管属于晶体管的一种，有三个电极，只是基极没有引出，是受光强度控制的，光强度可以控制光敏三极管的导通和截止。在光电耦合器件中应用非常广泛，像我们常用的光耦，它就内置了一个光敏三极管。
红外接收管
红外接收管和红外发射管往往是配套使用，可以用于遥控、防盗的数据传输。红外发射管可以发出特定波长的红外信号，红外接收管则对特定波长的红外信号有着灵敏的反应。以电视遥控为例，按下遥控器的按键时，编码芯片就会通过三极管驱动红外发射管发出指定编码的红外光信号，接收管接收到红外光信号后，经过信号放大后，再经解码芯片解码，就可以识别出遥控器的指令。
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